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第六章化学反应与能量李仕才第三节电解池金属的电化学腐蚀与防护考点三金属的腐蚀与防护1．金属的腐蚀(1)概念：金属的腐蚀是指金属或合金跟周围接触到的化学物质发生化学反应而腐蚀损耗的过程。
(2)本质：金属失去电子而被损耗，M－ne－===M n＋(M表示金属)，发生氧化反应。
(3)类型①化学腐蚀与电化学腐蚀②析氢腐蚀与吸氧腐蚀以钢铁的腐蚀为例进行分析：铁锈的形成：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O。
2.金属的保护判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)1．干燥环境下金属不被腐蚀。
( ×)2．Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物。
( ×)3．钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe－3e－===Fe3＋。
( ×)4．镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比镀铜前更容易生锈。
( √)5．在潮湿空气中，钢铁表面形成水膜，金属发生的一定是吸氧腐蚀。
( ×)6．外加电流的阴极保护法是将被保护金属接在直流电源的正极。
( ×)7．在船体外嵌入锌块，可以减缓船体的腐蚀，属于牺牲阴极的保护法。
( ×)1．金属的腐蚀主要分为化学腐蚀和电化学腐蚀，其中以电化学腐蚀为主。
2．钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe2＋，而不是生成Fe3＋。
3．铜暴露在潮湿空气中发生的是化学腐蚀，而不是电化学腐蚀，生成铜绿的化学成分是Cu2(OH)2CO3。
一、金属的腐蚀与防护1．下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是( )A ．图1中，铁钉易被腐蚀B ．图2中，滴加少量K 3[Fe(CN)6]溶液，没有蓝色沉淀出现C ．图3中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀D ．图4中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块相当于原电池的正极 解析：A 项，图1中，铁钉处于干燥环境，不易被腐蚀；B 项，负极反应为Fe －2e －===Fe 2＋，Fe 2＋与[Fe(CN)6]3－反应生成Fe 3[Fe(CN)6]2蓝色沉淀；D 项，为牺牲阳极的阴极保护法，镁块相当于原电池的负极。
《材料腐蚀与防护》习题与思考题第一章绪论1．何谓腐蚀？为何提出几种不同的腐蚀定义？2．表示均匀腐蚀速度的方法有哪些？它们之间有何联系？3．镁在海水中的腐蚀速度为 1.45g/m2.d, 问每年腐蚀多厚？若铅以这个速度腐蚀，其ϖ深(mm/a)多大？4．已知铁在介质中的腐蚀电流密度为0.1mA/cm2，求其腐蚀速度ϖ失和ϖ深。
问铁在此介质中是否耐蚀？第二章电化学腐蚀热力学1．如何根据热力学数据判断金属腐蚀的倾向？如何使用电极电势判断金属腐蚀的倾向？2．何谓电势-pH图？举例说明它在腐蚀研究中的用途及其局限性。
3．何谓腐蚀电池？有哪些类型？举例说明可能引起的腐蚀种类。
4．金属化学腐蚀与电化学腐蚀的基本区别是什么？5．a)计算Zn在0.3mol/LZnSO4溶液中的电解电势（相对于SHE）。
b) 将你的答案换成相对于SCE的电势值。
6．当银浸在pH=9的充空气的KCN溶液中，CN-的活度为1.0和Ag(CN)2-的活度为0.001时，银是否会发生析氢腐蚀？7．Zn浸在CuCl2溶液中将发生什么反应？当Zn2+/Cu2+的活度比是多少时此反应将停止？第三章电化学腐蚀反应动力学1．从腐蚀电池出发，分析影响电化学腐蚀速度的主要因素。
2．在活化极化控制下决定腐蚀速度的主要因素是什么？3．浓差极化控制下决定腐蚀速度的主要因素是什么？4．混合电位理论的基本假说是什么？它在哪方面补充、取代或发展了经典微电池腐蚀理论？5．何谓腐蚀极化图？举例说明其应用。
6．试用腐蚀极化图说明电化学腐蚀的几种控制因素以及控制程度的计算方法。
7．何谓腐蚀电势？试用混合电位理论说明氧化剂对腐蚀电位和腐蚀速度的影响。
8．铁电极在pH=4.0的电解液中以0.001A/cm2的电流密度阴极化到电势-0.916V（相对1mol/L甘汞电极）时的氢过电势是多少？9．Cu2+离子从0.2mol/LCuSO4溶液中沉积到Cu电极上的电势为-0.180V（相对1mol/L甘汞电极），计算该电极的极化值。
金属材料的海洋腐蚀与防护金属材料与电解质溶液相接触时，在界面上将发生有自由电子参与的广义氧化和广义还原过程，致使接触面金属变成单纯离子，络离子而溶解，或者生产氢氧化物，氧化物等稳定化合物，从而破坏了金属材料的特性。
这被称为电化学腐蚀或湿腐蚀。
海洋生物的生命活动会改变金属—海水的界面状态和介质的性质，对金属产生不可忽视的影响。
海水中金属腐蚀是金属﹑溶液﹑生物群三个要素互相作用的结果。
由于附着微生物对钢结构表面的覆盖作用，阻碍了氧的运输，有利于减少钢的平均腐蚀；但是附有海生物的金属难以形成完整致密的覆盖层，钢的局部腐蚀却增加了。
这严重影响了在海洋环境下工作的材料的寿命。
由于微生物的生命活动也可以使金属遭到破坏, 故称为微生物腐蚀。
海洋腐蚀的热力学基础：海洋腐蚀是金属与周围海洋环境发生化学或者电化学反应而产生的一种破坏性腐蚀。
很多金属元素如铜、铁、镁等在自然界都是以化合物的形式存在，也就是以它们的最稳定态——氧化态存在。
人们通过冶炼时使这些元素吸收并储存一定能量后变为中性金属态，相对于氧化态而言，这是一种能量较高的不稳定态，在合适的条件下便自发的便会为稳定的氧化态。
中性金属态到氧化态的转变的吉布斯自由能小于零，可自发进行；从热力学上来讲，海洋腐蚀上由于金属与其周围介质构成一个热力学不稳定的体系，此体系具有自发的从这种不稳定状态趋向稳定状态的倾向。
海水腐蚀的电化学特征：海水是一种含有多种盐类近电解质溶液，并溶有一定的氧，含盐量、海水电导率、溶解物质、PH值、温度、海水流速和波浪、海生物等都会对腐蚀产生影响，这就决定海水腐蚀的电化学特征：(1) 海水中的氯离子等卤素离子能阻碍和破坏金属的钝化, 海水腐蚀的阳极过程较易进行。
氯离子的破坏作用有: 对氧化膜的渗透破坏作用以及对胶状保护膜的解胶破坏作用; 比某些钝化剂更容易吸附; 在金属表面或在薄的钝化膜上吸附, 形成强电场, 使金属离子易于溶出; 与金属生成氯的络合物, 加速金属溶解。
金属材料在海洋中的腐蚀与防护摘要：沿海工业发展，海洋资源的开发和利用，离不开海上基础设施的建设。
由于海洋苛刻的腐蚀环境，金属材料结构及构造物的腐蚀不可避免。
为了减少腐蚀，我们必须采取相应防护，目前阴极防护技术及海洋防蚀材料的发展，已经让金属的腐蚀得到一定的控制，并且随着技术的不断深化，海洋金属的腐蚀一定会得到更好的控制。
关键词：金属材料；海洋腐蚀环境；海洋腐蚀类型；阴极保护技术；海洋防蚀材料腐蚀是金属与其所处的环境之间的化学或电化学相互作用，受材料特性和环境特性所支配，其结果，改变了金属的性质。
一般设施的建设都要经过设计阶段，其中防腐蚀设计是保证工程设施使用寿命的重要步骤。
沿海工业建设，海洋资源开发和海洋经济的发展离不开海洋腐蚀研究。
下面介绍一下各种不同的还有腐蚀环境和影响腐蚀的因素以及腐蚀类型。
海洋腐蚀环境——海水含盐量一般在3%左右，是天然的强电解质。
大多数常用的金属结构材料受海水或海洋大气的腐蚀并且材料的耐腐蚀性能随暴露条件的不同而发生很大的变化。
为方便起见，通常将海洋腐蚀环境分为5个区带：海洋大气区，海洋飞溅区，海水潮差区，海水全浸区以及海底泥土区。
各区环境条件及腐蚀行为见下表：图1-1——环境的分类图1-2反映了海洋环境条件及腐蚀行为的情况海洋大气区----海洋大气环境的腐蚀性，随温度的升高而加强。
温度越搞腐蚀性越强。
海洋大气的腐蚀往往受多种因素的影响，是各种不同因素相互作用引起的，包括水分的影响，尘埃的影响，二氧化硫的影响及盐粒的影响等。
1．水分的影响---对大气腐蚀产生重要影响的是表面水分的含量，它直接影响到金属的腐蚀速度和腐蚀机理。
根据实验结果，钢、铜、锌等金属在相对湿度50%~70%以下的空气中腐蚀轻微。
金属表面所覆盖水膜的厚度和腐蚀度之间的关系如下图示。
在Ⅰ区域中，水分子层或不完整的单分子层，腐蚀反应基本是氧化反应，常温下腐蚀速度很低；在Ⅱ区的水分子尽管用肉眼看不见，但其厚度有数10个水分子层甚至100个水分子层，次部分发生金属在水溶液中的电化学腐蚀，一般大气中的腐蚀是在该状态中发生的，随着水膜层厚度的增加腐蚀速度变大；在Ⅲ区水分子的存在可以用肉眼看见，水分子层厚度1微米以上存在的金属表面腐蚀，由于通过水层氧的扩散量所控制，所以腐蚀速度变低，在Ⅳ区域内与浸渍在水溶液中金属的腐蚀相类似。
（6）金属的锈蚀与防护1.为了防止钢铁制品生锈，下列措施不当的是( )A.在铁制品表面镀上一层锌B.在车船的表面喷涂油漆C.将使用后的菜刀用布擦干D.用洗涤剂把铁制品表面的油膜洗净2.如图是探究铁钉锈蚀条件的4个实验，一段时间后观察现象（注：氯化钙具有吸水性）。
下列说法不正确的是( )A.①中甲、乙、丙三处比较，生锈最明显的地方是甲B.①②对比说明铁生锈需要空气，①③对比说明铁生锈需要水C.③中附着在棉花上的氯化钙是作干燥剂D.四个实验中，生锈最快的是④中的铁钉3.下列说法错误的是( )A.铁钉是由铁合金制成的O体积不变B.根据甲图，铁钉生锈过程中2C.根据甲图，铁钉在潮湿环境更容易生锈D.根据乙图，铁钉生锈过程中温度升高4.将铁粉和活性炭的混合物用食盐溶液润湿后，置于如图所示装置中，进行铁的绣蚀实验。
下列有关说法正确的是( )A.铁锈蚀后生成四氧化三铁B.右端导管内的液面低于试管内的液面C.活性炭的存在会加速铁的锈蚀D.以水代替食盐溶液，铁不能发生锈蚀5.为探究铁生锈的影响因素，某兴趣小组做了如下实验。
下列说法正确的是( )铁钉表面灰暗铁钉表面光亮铁钉表面光亮铁钉表面光亮B.②③说明铁生锈与氧气有关C.①②说明铁生锈与水有关D.①④说明铁生锈与氧气浓度有关6.下列措施不能在一定程度上防止金属生绣的是( )A.在金属表面涂油或删漆B.用砂纸擦去铝制品表面的氧化膜C.制成耐腐蚀的合金D.在金属表面镀上一层耐腐蚀的铬7.保护金属资源的有效途径是( )①防止金属腐蚀②回收利用废旧金属③禁止生产易造成金属腐蚀的化工产品④合理有效地开采矿物⑤寻找金属的代用品A.①②③B.①②③④⑤C.②④⑤D.①②④⑤8.在下列情况下，埋在地下的铁制管道腐蚀最慢的是( )A.在干燥、致密、不透气的土壤中B.在潮湿、疏松、透气的土壤中C.在潮湿、致密、不透气的土壤中D.在潮湿、疏松、透气的酸性土壤中9.利用铁粉、炭粉、氯化钠进行铁的锈蚀实验（装置如下图所示，装置气密性良好）。
腐蚀与防护试题1化学腐蚀的概念、及特点答案：化学腐蚀：介质与金属直接发生化学反应而引起的变质或损坏现象称为金属的化学腐蚀。
是一种纯氧化-还原反应过程，即腐蚀介质中的氧化剂直接与金属表面上的原子相互作用而形成腐蚀产物。
在腐蚀过程中，电子的传递是在介质与金属之间直接进行的，没有腐蚀电流产生，反应速度受多项化学反应动力学控制。
归纳化学腐蚀的特点在不电离、不导电的介质环境下反应中没有电流产生，直接完成氧化还原反应腐蚀速度与程度与外界电位变化无关2、金属氧化膜具有保护作用条件，举例说明哪些金属氧化膜有保护作用，那些没有保护作用，为什么？答案：氧化膜保护作用条件：①氧化膜致密完整程度；②氧化膜本身化学与物理稳定性质；③氧化膜与基体结合能力；④氧化膜有足够的强度氧化膜完整性的必要条件：PB原理：生成的氧化物的体积大于消耗掉的金属的体积，是形成致密氧化膜的前提。
PB原理的数学表示：反应的金属体积：V M = m/ρ m-摩尔质量氧化物的体积： V MO = m'/ ρ '用ϕ = V MO/ V M = m' ρ /（ m ρ ' ）当ϕ > 1 金属氧化膜具备完整性条件部分金属的ϕ值氧化物ϕ氧化物ϕ氧化物ϕMoO3 3.4 WO3 3.4 V2O5 3.2Nb2O5 2.7 Sb2O5 2.4 Bi2O5 2.3Cr2O3 2.0 TiO2 1.9 MnO 1.8FeO 1.8 Cu2O 1.7 ZnO 1.6Ag2O 1.6 NiO 1.5 PbO2 1.4SnO2 1.3 Al2O3 1.3 CdO 1.2MgO 1.0 CaO 0.7MoO3 WO3 V2O5这三种氧化物在高温下易挥发，在常温下由于ϕ值太大会使体积膨胀，当超过金属膜的本身强度、塑性时，会发生氧化膜鼓泡、破裂、剥离、脱落。
Cr2O3 TiO2 MnO FeO Cu2O ZnO Ag2O NiO PbO2 SnO2 Al2O3 这些氧化物在一定温度范围内稳定存在，ϕ值适中。
海水腐蚀及其防护方法摘要: 海水是含盐浓度很高的天然电解质,是天然腐蚀剂中腐蚀性最强的介质之一。
我们太多的设备由于海水的腐蚀性而被损坏，包括军工机械、海上钻台、淡化设备、海水管道、码头运输机械以及海边娱乐设施等,所以海水防腐不容忽视。
本文介绍了海水腐蚀的原因和特点,对海水腐蚀的影响因素和防护方法进行了分析和讨论。
关键词：原因,特点，影响因素，防护1。
引言海水腐蚀是指材料（主要是金属构件)在海洋环境中发生的腐蚀。
海水水质的主要特点：海水中含有多种盐类，表层海水含盐量一般在3.2％～3.75%之间，随水深的增加，海水含盐量约有增加；海水中的盐主要为氯化物,占总盐量的88.7%；海水呈微碱性，pH值接近8.当今世界人口剧增、资源短缺、环境恶化，海洋拥有极其丰富的资源可供人类开发并将有力的推动世界经济的可持续发展。
金属腐蚀由于其隐蔽性、缓慢性、自发性、自催化性常常被人们忽视，寻找最佳有效的防腐蚀和控制腐蚀方法，已成为当代材料领域最重要的课题之一.本文对海水腐蚀的原因、特点、影响因素和防护方法进行了介绍和研究.2.海水腐蚀的原因(一）电化学腐蚀海水是复杂的电解质溶液，并溶有一定量的氧，电化学腐蚀原理对海水腐蚀是适用的，而且大多数金属材料在海水中都属于去极化腐蚀，即氧是海水腐蚀的去极化剂。
海水腐蚀速率主要为阴极氧的去极化所控制,在这种情况下腐蚀速率由氧到达金属表面的扩散步骤所控制.一种金属浸在海水中,由于金属及合金表面成分不均匀性,相分布不均匀性,表面应力应变的不均匀性,以及其他微观不均匀性,导致金属与海水界面上电极电位分布的微观不均匀性。
金属表面就会形成无数个腐蚀微电池，就会出现阴极区和阳极区。
例如碳钢在海水中电池腐蚀反应:电极电位较低的区域—阳极区（如铁素体相）:Fe→Fe2++2e-电极电位较高的区域—阴极区（如渗碳体相）：½O2+H2O+2e—→2OH—此外,在海水中当同一金属材料表面温度不同、氧含量不同或受应力不同还会产生宏电池腐蚀。
防腐蚀方法以及分类(总6页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--第六章防腐方法1、目前工程中最常用防腐方法方法：金属或非金属材料覆盖层，电化学保护，防腐蚀结构设计，介质处理，添加缓蚀剂电化学保护法只适用于金属在腐蚀性溶液中，应用于船海洋类2、什么是阴极保护和阳极保护阴极保护：主要分为电保护与牺牲阳极保护两种形式。
○1.电保护：将被保护金属设备与直流电源的负极相连，依靠外加阴极电流进行阴极极化而使金属得到保护的方法，叫外加电流阴极保护，简称电保护。
○2.牺牲阳极保护（护屏保护）：在被保护金属设备上连接一个电位更负的强阳极，促使阴极极化，这种方法叫牺牲阳极保护，也称护屏保护。
阳极保护：将被保护的设备与外加直流电源的正极相连，在一定电解质溶液中将金属进行阳极极化至一定电位，在此电位下金属能建立起钝态并维持钝态，则设备腐蚀速度显着降低，设备得以保护。
3、防蚀结构设计（1）连接（2）设备壳体与接管（3）容器附件与管道4、其他防腐方法:缓蚀剂防腐蚀第五章1、常见有机高分子材料：塑料和橡胶2、高分子材料与金属腐蚀的区别3、高材的腐蚀破坏形式○1、渗透与溶胀、溶解○2、化学腐蚀○3、老化○4、应力腐蚀开裂第四章1、简述金属铬镍硅的耐蚀特点○1、铬（Cr）：是不锈钢的基本合金元素；热力学不稳定。
与铁基合金组成固溶体时，合金呈现不同程度的类似铬的耐蚀特性。
在具备钝化的条件下，含量越高，耐蚀性越好，在不能实现钝化的条件下，随着含量的增高，腐蚀速率反而加大○2、镍（Ni)：热力学不够稳定。
与Fe-Ni合金在硫酸、盐酸和硝酸中的腐蚀速率都随着镍的含量的增加而减小；镍在铁的基体中的耐蚀性不是钝化作用，而是使合金的热力学稳定性提高；在氧化性介质和还原性介质中均有效。
优势：与铬配合加入铁中获得不锈钢；形成奥氏体，具有良好的热加工性、冷变形能力、可焊性、良好的低温韧性。
不利之处：随钢中镍含量增加，会增加不锈钢的晶间腐蚀倾向。
